工程材料-绪论全解

1、绪绪 论论 一、材料和材料科学一、材料和材料科学 二、工程材料的分类二、工程材料的分类 三、材料科学在机械工程中的应用三、材料科学在机械工程中的应用 四、本课程的意义、内容及学习要求四、本课程的意义、内容及学习要求一、材料和材料科学一、材料和材料科学1、材料、材料材料是人类生产和生活以及社会进步所必须材料是人类生产和生活以及社会进步所必须的物质基础。的物质基础。手手锤锤锉刀锉刀国产涡喷国产涡喷-7涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机 石器时代石器时代 青铜器时代青铜器时代 铁器时代铁器时代 人工合成材料的时代人工合成材料的时代历史学家根据人类所使用的材料来划分时代，历史学家根据人类所使用的材料来划分时

2、代，可见材料的对社会发展的重要影响可见材料的对社会发展的重要影响 。我国在人类历史上为材料的发展和应用作出过重我国在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。大贡献。 从古猿到原始社会，主从古猿到原始社会，主要的工具是石器。要的工具是石器。 到了原始社会末期，出到了原始社会末期，出现了陶器。现了陶器。 东汉时期又出现了瓷器，东汉时期又出现了瓷器，并流传海外。并流传海外。 成为了中国古代文明的成为了中国古代文明的象征。象征。4000年前的夏朝我们的祖先已经会炼铜，到殷、商时年前的夏朝我们的祖先已经会炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高的水平。期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到

3、很高的水平。 司母戊鼎司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土河南安阳晚商遗址出土青铜铸造青铜铸造高高133厘米厘米 重重875kg饰纹优美饰纹优美 到殷商时代，我国青铜冶炼与铸造技术发展到较高的水平。 到了春秋、战国时期我国已经总结出了青铜的成分、性能和用途之间的关系与规律。 18631863年，光学显微镜首次应用年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。观组织联系起来。灰铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织光学显微镜光学显微镜Pb-Sn共晶组织共晶组织人类对材料的认识逐步地深入。人类对材料的认识逐步地

4、深入。1912年发现了年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。从最初的假想到科学的现实。 Si表面的重构图象表面的重构图象X-射线衍射仪射线衍射仪1932年发明了电子年发明了电子显微镜，把人们带显微镜，把人们带到了微观世界的更到了微观世界的更深层次（深层次（10-7m） 透射电子显微镜透射电子显微镜 扫描电子显微镜扫描电子显微镜 光镜下光镜下电镜下电镜下 1934年位错理论的提年位错理论的提出，解决了晶体理论出，解决了晶体理论计算强度与实验测得计算强

5、度与实验测得的实际强度之间存在的实际强度之间存在的巨大差别的矛盾，的巨大差别的矛盾，对于人们认识材料的对于人们认识材料的力学性能及设计高强力学性能及设计高强度材料具有划时代的度材料具有划时代的意义。意义。 金属钛中的位错金属钛中的位错2、材料科学、材料科学 主要研究内容：主要研究内容： 研究材料的化学组成、结构与性能的关系；研究材料的化学组成、结构与性能的关系； 研究材料的形成机理和制取方法；研究材料的形成机理和制取方法； 研究材料物理性能的测试方法和技术；研究材料物理性能的测试方法和技术； 分析材料的损坏机理；分析材料的损坏机理； 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案研究材料的合理加工方法和

6、最佳使用方案l材料科学是以材料为研究对象的一门科学。材料科学是以材料为研究对象的一门科学。二、工程材料的分类二、工程材料的分类 工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料。要要求力学性能的结构材料。 按组成与结合键分：按组成与结合键分： 1、金属材料、金属材料 2、高分子材料、高分子材料 3、陶瓷材料、陶瓷材料 4、复合材料、复合材料金属材料：金属材料： 以金属键结合为主以金属键结合为主 良好的导电性、导热性、延展性和金属光良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽泽 用量最大、应用最广泛的主要工程材料用量最大、应用最广泛的主要工程材料

7、金属材料分两大类：金属材料分两大类：1 1、黑色金属：铁及铁的合金材料（钢铁材料、黑色金属：铁及铁的合金材料（钢铁材料, ,占金属材料的占金属材料的95%95%以上）以上）2、有色金属：轻金属（铝、镁、钛等）、有色金属：轻金属（铝、镁、钛等）,重重金属（铅和锑等）金属（铅和锑等）,贵金属（金、银、锡、贵金属（金、银、锡、铂）铂）,稀有金属稀有金属 。金属材料制品金属材料制品 以共价键和离子键为主以共价键和离子键为主 熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大 分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类 陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料 以分子

8、键和共价键为主以分子键和共价键为主 塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小 包括塑料、橡胶及合成纤维等包括塑料、橡胶及合成纤维等 高分子材料高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。中被广泛应用。 复合材料复合材料 包括：包括： 金属基复合材料金属基复合材料 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料 高分子复合材料高分子复合材料 l是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的

9、形式组合在一起而形成的材料。以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。玻璃纤维增强高分子复合材料玻璃纤维增强高分子复合材料材料科学在机械工程中的应用 随着经济的飞速发展和科学技术的进步，随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。抗辐照和多功能的方向发展。 优质的机械产品是合理的材料、优良的设计和正确的加工这三者的整体配合，其中材料是基础条件。1、材料为产提供了必要的基本功能，是产品的重要保证。2、机械设计不仅要有优良的功能设计和

10、结构设计，还要有合理的材料设计。3、机械制造过程中也要根据材料不同来选择合适的制造工艺。四、机械工程材料课程的学习意义、内四、机械工程材料课程的学习意义、内容及要求容及要求 课程特点：基本概念多，与实际联系紧密，课程特点：基本概念多，与实际联系紧密，是一门应用科学。是一门应用科学。 课程意义：通过学习该课程获得各种工程课程意义：通过学习该课程获得各种工程材料的基本理论知识和性能特点，从而具材料的基本理论知识和性能特点，从而具备合理选择材料，正确选择加工工艺和制备合理选择材料，正确选择加工工艺和制定加工工艺路线的能力。定加工工艺路线的能力。课程任务及要求：课程任务及要求： 了解工程材料的基本理论和材料的性能特点，了解工程材料的基本理论和材料的性能特